بالعزلة وثقافة الخلايا Epicardial الأولية المستمدة من عينات من قلب الكبار والأجنة البشرية
Summary
ابيكارديوم يلعب دوراً حاسما في التنمية وإصلاح القلب بتوفير عوامل النمو على الجدار احتشاء عضلة القلب وخلايا. هنا، يمكننا وصف أسلوب للثقافة البشرية خلايا epicardial الأساسية التي تمكن من دراسة ومقارنة الخصائص الإنمائية والكبار ل.
Abstract
ابيكارديوم، طبقة خلايا الظهارية تغطي عضلة القلب، له دور أساسي أثناء تطوير القلب، وكذلك في الاستجابة إصلاح القلب بعد الإصابة الدماغية. عند تنشيط، خلايا epicardial الخضوع لعملية تعرف باسم الظهارية للانتقال الوسيطة (EMT) لتوفير خلايا عضلة القلب تجديد. وعلاوة على ذلك، يساهم ابيكارديوم عن طريق إفراز العوامل الأساسية باراكريني. نقدر تماما إمكانات التجدد ابيكارديوم، مطلوب نموذج خلية بشرية. هنا أننا مخطط نموذج ثقافة رواية خلية استخلاص الخلايا الأولية المشتقة ابيكارديال (ابدكس) من أنسجة القلب الكبار والأجنة البشرية. لعزل ابدكس، ابيكارديوم تشريح من خارج العينة القلب ومعالجتها في تعليق خلية مفردة. المقبل، مطلي ابدكس ومثقف في أبدك المتوسطة التي تحتوي على مثبطات 5-كيناز كيه SB431542 للحفاظ على النمط الظاهري الظهارية بهم. EMT هو فعل التحفيز مع TGFβ. هذا الأسلوب يتيح، للمرة الأولى، دراسة عملية EMT epicardial البشرية في إعداد التي تسيطر عليها، وتيسر الحصول على مزيد من التبصر في سيكريتومي ابدكس التي يمكن أن تساعد في إنعاش القلب. وعلاوة على ذلك، يتيح هذا النهج الموحد للمقارنة المباشرة للسلوك ابيكارديال الكبار والجنين البشري.
Introduction
ابيكارديوم، طبقة طلائي خلية واحدة أن مغلفات القلب، وذات أهمية حيوية للتنمية القلب وإصلاح (إعادة النظر في سميتس et al. 1)-تنمويا، ابيكارديوم تنشأ من الجهاز بروبيكارديال، هيكل صغير يقع في قاعدة القلب النامية. حول التنموية يوم E9.5 في الماوس، والحمل بعد 4 أسابيع في الإنسان، تبدأ الخلايا ترحيل من هذا الهيكل قرنبيط ويغطي عضلة القلب النامية2. حالما يتم تشكيل طبقة واحدة من خلايا الظهارية، يخضع جزء من الخلايا epicardial الظهارية الانتقالية الوسيطة (EMT). خلال EMT، خلايا تفقد خصائصها الظهارية، مثل الالتصاقات خلية خلية، والحصول النمط الظاهري الوسيطة التي يعطيها القدرة على ترحيل في عضلة القلب النامية. شكلت الخلايا المشتقة ابيكارديال (ابدكس) يمكن أن تفرق في العديد من أنواع خلايا القلب بما في ذلك الخلايا الليفية وخلايا العضلات الملساء، ويحتمل أن تكون كارديوميوسيتيس وخلايا بطانية3، رغم التمايز الأخير اثنين الخلية السكان لا يزال خاضعا للمناقشة (استعرض في سميتس et al. 4). وعلاوة على ذلك، يوفر ابيكارديوم إشارات paracrine مفيدة لعضلة القلب لتنظيم النمو والأوعية الدموية5،6،،من78. وقد أثبتت الدراسات المتعددة أن تشكيل epicardial البصر يؤدي إلى عيوب التنموية في عضلة القلب9،10والمفرج11والتوصيل نظام12، إذ تؤكد الأساسية مساهمة ابيكارديوم إلى تشكيل القلب.
على الرغم من أن في قلب الكبار موجودة ابيكارديوم كطبقة نائمة، فإنه يصبح تنشيط عند الاسكيمية13. ويجمل تنشيط epicardial بعد إصابة العديد من العمليات الموصوفة للتنمية القلب، بما في ذلك انتشار و EMT14، أن كان أقل كفاءة. من المثير للاهتمام، على الرغم من أن الآلية الدقيقة ليست مفهومة تماما، ابيكارديال المساهمة في إصلاح يمكن تحسينه من خلال العلاج مع، مثلاً، β4 ثيموسين15 أو تعديل مرناً VEGF-أ16، أسفر عن القلب يحسن وظيفة بعد احتشاء عضلة القلب. ولذلك يعتبر ابيكارديوم مصدر خلية مثيرة لاهتمام لتعزيز إصلاح الذاتية للقلب المصاب.
وكثيراً ما يرد موجز لها آليات التنمية القلب أثناء الإصابة، على الرغم من أن بطريقة أقل كفاءة. بحثاً عن المنشطات ابيكارديال، فمن بالغ الأهمية أن نتمكن من تحديد ومقارنة القدرات الكاملة ابيكارديوم الجنين والكبار. وعلاوة على ذلك، من المهم من وجهة نظر علاجية، أنه، بالإضافة إلى التجارب على الحيوانات، نتقدم بالمعرفة فيما يتعلق برد ابيكارديوم البشرية. هنا، يمكننا وصف طريقة لعزل وثقافة الكبار والجنين epicardial المشتقة الخلايا البشرية (ابدكس) في مورفولوجيا مثل الخلايا الظهارية وحمل EMT. مع هذا النموذج، ونحن نهدف إلى استكشاف ومقارنة سلوك الخلية epicardial الكبار والجنين.
والميزة الرئيسية لهذا البروتوكول هو استخدام المواد ابيكارديال البشرية، التي لم تدرس جيدا. الأهم من ذلك، ينص البروتوكول ثقافة العزلة وخلية وصف أسلوب موحد واحد لاشتقاق كلا ابدكس cobble الأجنة والبالغين، مما يتيح إجراء مقارنة مباشرة بين هذه المصادر الخلية اثنين. بالإضافة إلى ذلك، منذ ابيكارديوم يتم عزل استناداً إلى موقعها، تكفل أن الخلايا هي فعلا ابيكارديالي المشتقة17.
في حين تم إنشاء أساليب العزلة أبدك البشرية سابقا، هذه تعتمد في الغالب على بروتوكولات ثمرة حيث يتم مطلي قطعة من أنسجة القلب أو ابيكارديال على خلية ثقافة طبق18،19. وبالتالي يحدد هذا النهج على وجه التحديد للخلايا التي تفقد جزئيا على النمط الظاهري الظهارية من أجل ترحيل، والتي أكثر عرضه للخضوع EMT عفوية. في البروتوكول الحالي، تتم معالجتها في ابيكارديوم أولاً إلى حل وحيد خلية الذي يسمح ابدكس معزولة للحفاظ على دولته الظهارية. ولذلك يوفر هذا الأسلوب نموذجا صلبا في المختبر لدراسة epicardial EMT.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا يصف لنا البروتوكول مفصلاً لعزل وثقافة الخلايا epicardial الأولية المستمدة من قلوب الكبار والأجنة البشرية. وقد وصف واسع النطاق لهذه الخلايا المنشورة سابقا17. وقد أظهرنا أنه يمكن الحفاظ على كل أنواع الخلايا كالخلايا الظهارية مثل حصاة كبيرة عند مثقف مع مثبط كيناز ALK5 SB431542. EMT جزء ل?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذا البحث معتمد من قبل “منظمة هولندا” للعلمية البحثية (جمعية البحث العلمي الهولندية) (يني 016.146.079) وزمالة “أبحاث لومك” على كل من هيئة علماء المسلمين، ومؤسسة بونتيوس لومك (MJG).
Materials
| Dulbecco’s modified Eagle’s medium + GlutaMAX | Gibco | 21885-025 | |
| Medium 199 | Gibco | 31150-022 | |
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 10270-106 | |
| Trypsin 0.25% | Invitrogen | 25200-056 | |
| Penicillin G sodium salt | Roth | HP48 | |
| Streptomycin sulphate | Roth | HP66 | |
| Trypsin 1:250 from bovine pancreas | Serva | 37289 | |
| EDTA | Sigma | E4884 | |
| Gelatin from porcine skin | Sigma-Aldrich | G1890 | |
| Culture plates 6 well | Greiner bio-one | 657160 | |
| Culture plates 12 well | Corning | 3512 | |
| Culture plates 24 well | Greiner bio-one | 662160 | |
| SB 431542 | Tocris | 1614 | |
| Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | Merck | 102931 | |
| 100-1000µL Filtered Pipet Tips | Corning | 4809 | |
| 10-ml pipet | Greiner bio-one | 607180 | |
| 5-ml pipet | Greiner bio-one | 606180 | |
| Cell culture dish 100/20 mm | Greiner bio-one | 664160 | |
| PBS | Gibco | 10010056 | Or home-made and sterilized |
| Eppendorf tubes 1.5 mL | Eppendorf | 0030120086 | |
| 15-ml centrifuge tubes | Greiner bio-one | 188271 | |
| 50-ml centrifuge tubes | Greiner bio-one | 227261 | |
| 10 mL Syringe | Becton Dickinson | 305959 | |
| Needles 19 Gauge | Becton Dickinson | 301700 | |
| Needles 21 Gauge | Becton Dickinson | 304432 | |
| EASYstrainer Cell Sieves, 100 µm | Greiner bio-one | 542000 | |
| TGFβ3 | R&D systems | 243-B3 | |
| Monoclonal Anti-Actin, α-Smooth Muscle | Sigma | A2547 | |
| Anti-Mouse Alexa Fluor 555 | Invitrogen | A31570 | |
| Alexa Fluor 488 Phalloidin | Invitrogen | A12379 | |
| Equipment | |||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pipet P1,000 | Gilson | F123602 | |
| Pipet controller | Integra | 155 015 | |
| Stereomicroscope | Leica | M80 | |
| Inverted Light Microscope | Olympus | CK2 | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5702 | |
| Waterbath | GFL | 1083 |
References
- Smits, A. M., Dronkers, E., Goumans, M. J. The epicardium as a source of multipotent adult cardiac progenitor cells: Their origin, role and fate. Pharmacological research. 127, 129-140 (2017).
- Risebro, C. A., Vieira, J. M., Klotz, L., Riley, P. R. Characterisation of the human embryonic and foetal epicardium during heart development. Development. 142 (21), 3630-3636 (2015).
- Zhou, B., Ma, Q., et al. Epicardial progenitors contribute to the cardiomyocyte lineage in the developing heart. Nature. 454 (7200), 109-113 (2008).
- Smits, A., Riley, P. Epicardium-Derived Heart Repair. Journal of Developmental Biology. 2 (2), 84-100 (2014).
- Chen, T. H. P., Chang, T. C., et al. Epicardial Induction of Fetal Cardiomyocyte Proliferation via a Retinoic Acid-Inducible Trophic Factor. Developmental Biology. 250 (1), 198-207 (2002).
- Pennisi, D. J., Ballard, V. L. T., Mikawa, T. Epicardium is required for the full rate of myocyte proliferation and levels of expression of myocyte mitogenic factors FGF2 and its receptor, FGFR-1, but not for transmural myocardial patterning in the embryonic chick heart. Developmental Dynamics. 228 (2), 161-172 (2003).
- Lavine, K. J., Yu, K., et al. Endocardial and epicardial derived FGF signals regulate myocardial proliferation and differentiation in vivo. Developmental Cell. 8 (1), 85-95 (2005).
- Stuckmann, I., Evans, S., Lassar, A. B. Erythropoietin and retinoic acid, secreted from the epicardium, are required for cardiac myocyte proliferation. Developmental biology. 255 (2), 334-349 (2003).
- Männer, J., Schlueter, J., Brand, T. Experimental analyses of the function of the proepicardium using a new microsurgical procedure to induce loss-of-proepicardial-function in chick embryos. Developmental Dynamics. 233 (4), 1454-1463 (2005).
- Weeke-Klimp, A., Bax, N. A. M., et al. Epicardium-derived cells enhance proliferation, cellular maturation and alignment of cardiomyocytes. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 49 (4), 606-616 (2010).
- Eralp, I., Lie-Venema, H., et al. Coronary Artery and Orifice Development Is Associated With Proper Timing of Epicardial Outgrowth and Correlated Fas Ligand Associated Apoptosis Patterns. Circulation Research. 96 (5), (2005).
- Kelder, T. P., Duim, S. N., et al. The epicardium as modulator of the cardiac autonomic response during early development. Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 89, 251-259 (2015).
- van Wijk, B., Gunst, Q. D., Moorman, A. F. M., van den Hoff, M. J. B. Cardiac regeneration from activated epicardium. PloS one. 7 (9), e44692 (2012).
- Zhou, B., Honor, L. B., et al. Adult mouse epicardium modulates myocardial injury by secreting paracrine factors. The Journal of clinical investigation. 121 (5), 1894-1904 (2011).
- Smart, N., Bollini, S., et al. De novo cardiomyocytes from within the activated adult heart after injury. Nature. 474 (7353), 640-644 (2011).
- Zangi, L., Lui, K. O., et al. Modified mRNA directs the fate of heart progenitor cells and induces vascular regeneration after myocardial infarction. Nature Biotechnology. 31 (10), 898-907 (2013).
- Moerkamp, A. T., Lodder, K., et al. Human fetal and adult epicardial-derived cells: a novel model to study their activation. Stem Cell Research & Therapy. 7 (1), 1-12 (2016).
- Clunie-O’Connor, C., Smits, A. M., et al. The Derivation of Primary Human Epicardium-Derived Cells. Current Protocols in Stem Cell Biology. 35, 2C.5.1-2C.5.12 (2015).
- Van Tuyn, J., Atsma, D. E., et al. Epicardial Cells of Human Adults Can Undergo an Epithelial-to- Mesenchymal Transition and Obtain Characteristics of Smooth Muscle Cells In Vitro. Stem Cells. 25 (2), 271-278 (2007).
- Bax, N. A. M., van Oorschot, A. A. M., et al. In vitro epithelial-to-mesenchymal transformation in human adult epicardial cells is regulated by TGFβ-signaling and WT1. Basic research in cardiology. 106 (5), 829-847 (2011).
- Chechi, K., Richard, D. Thermogenic potential and physiological relevance of human epicardial adipose tissue. International Journal of Obesity Supplements. 5 (Suppl 1), S28-S34 (2015).
